Электропневмотическое тормозное ЭПС
4
СОДЕРЖАНИЕ
- Введение 4
- 1. Расчет параметров элементов колебательного контура и рабочей частоты регулирования 6
- 1.1. Емкость коммутирующего конденсатора 6
- 1.2. Число параллельных цепей конденсаторов выбранного типа 8
- 1.3. Минимальная емкость коммутирующего конденсатора 8
- 1.4. Максимальная емкость коммутирующего конденсатора 9
- 1.5. Индуктивность коммутирующего дросселя 9
- 1.6. Максимальная длительность коммутационного интервала 11
- 1.7. Максимальная длительность процесса перезаряда коммутирующего конденсатора 12
- 1.8. Рабочая частота регулирования 12
- 2. Расчет группового соединения полупроводниковых приборов 14
- 2.1. Число последовательно соединенных тиристоров в группе, выполняющей функции VS1 14
- 2.2. Число последовательно соединенных тиристоров в группе, выполняющей функции VS2 15
- 2.3. Число последовательно соединенных диодов в группе, выполняющей функции VD1 16
- 2.4. Число последовательно соединенных диодов в группе, выполняющей функции VD2 17
- 2.5. Наибольшее среднее значение тока VS1 17
- 2.6. Наибольшее среднее значение тока VS2 18
- 2.7. Наибольшее среднее значение тока VD1 18
- 2.8. Наибольшее среднее значение тока VD2 19
- 2.9. Число параллельных ветвей в группе тиристоров, выполняющих функции VS1 19
- 2.10. Минимальный предельный ток тиристоров, выполняющих функции VS2 20
- 2.11. Число параллельных ветвей в группе диодов, выполняющих функции VD2 21
- 2.12 Минимальный предельный ток диодов, выполняющих функции VD1 21
- 2.13 Выбор квалификационной группы тиристоров по критической скорости нарастания прямого напряжения 22
- 3. Расчет параметров защитных элементов преобразователя 23
- 3.1. Сопротивление шунтирующих резисторов для группы тиристоров, выполняющих функции VS1 23
- 3.2. Сопротивление шунтирующих резисторов для группы тиристоров, выполняющих функции VS2 24
- 3.3. Емкость шунтирующих конденсаторов для группы тиристоров, выполняющих функции VS1 24
- 3.4. Емкость шунтирующих конденсаторов для группы тиристоров, выполняющих функции VS2 25
- 3.5. Индуктивность дросселя, включенного последовательно с группой тиристоров, выполняющих функции VS1 25
- 3.6 Индуктивность дросселя, включенного последовательно с группой тиристоров, выполняющих функции VS2 27
- 3.7 Параметры ?, S, lcp дросселя насыщения, включенного последовательно с группой тиристоров, выполняющих функции VS1 27
- 3.8 Параметры ?, S, lcp дросселя насыщения, включенного последовательно с группой тиристоров, выполняющих функции VS2 31
- 3.9 Принципиальные схемы групп полупроводниковых приборов, выполняющих функции VS1, VS2, VD1, VD2, с защитными элементами 32
- 4. Расчет параметров входного фильтра и индуктивности цепи нагрузки 33
- 4.1. Упрощенная схема системы импульсного регулирования напряжения 33
- 4.2. Емкость входного фильтра 33
- 4.3. Индуктивность входного фильтра 34
- 4.4. Собственная частота входного фильтра с учетом индуктивности контактной сети и при необходимости, корректировка емкости фильтра 35
- 4.5. Индуктивность цепи нагрузки преобразователя 35
- 5. Силовая схема преобразователя и временные диаграммы 37
(1.1) |
где С - емкость коммутирующего конденсатора, Ф;
кз - коэффициент затухания. У существующих импульсных преобразователей равен 0,7 - 0,8;
tв - время выключения тиристора VS1.
Ф. |
От емкости коммутирующего конденсатора зависит также скорость нарастания прямого напряжения на тиристоре VS1, которая не должна превышать критическую.
С учетом формулы (1.18) из [1] получаем:
(1.2) |
где | - критическая скорость нарастания прямого напряжения на тиристоре VS1. |
Принимаем по таблице 3.1. из [1] значение критической скорости нарастания прямого напряжения для каждой нормируемой по этому параметру группы. Принимаем группу 2 и соответствующую ей скорость, равную 50 В/мкс, так как чем меньше скорость нарастания, тем меньше рабочая частота регулирования. Действительно, чем ниже группа и, соответственно, ниже скорость нарастания, тем выше емкость коммутирующего конденсатора и тем выше индуктивность коммутирующего дросселя. Чем выше обе эти величины, тем выше максимальная длительность процесса перезаряда конденсатора tn, а соответственно ниже рабочая частота регулирования.
Ф. |
Большее из полученных по формулам (1.1) и (1.2) значений принимаем за С.
С = 7,2.10-6 Ф.
1.2. Число параллельных цепей конденсаторов выбранного типаДля расчета в курсовом проекте выбран конденсатор типа РСТ-2-2.12-У2 с номинальной амплитудой знакопеременного напряжения Uн = 2000 В, номинальном емкостью Сн = 2,12 мкФ и номинальной частотой fн = 800 Гц. Так как Uн < Umах < 2. Uн, то конденсаторы соединяются по два последовательно, а для получения требуемой емкости С несколько таких цепей включаются параллельно. Число параллельных цепей конденсаторов:(1.3) |
где С - емкость, рассчитанная по формуле (1.1) и (1.2);
mc - число последовательно соединенных конденсаторов в каждой параллельной цепи, mc = 2;
1,3 - коэффициент, учитывающий возможное уменьшение емкости конденсаторов при минимальной рабочей температуре минус 50° С.
. |
Рассчитанное по формуле (1.3) значение округляется до ближайшего большего целого.
1.3. Минимальная емкость коммутирующего конденсатораПри минимальной рабочей температуре минус 50°С минимальная емкость коммутирующею конденсатора может быть получена из формулы (1.3):(1.4) |
Ф. |
С = Сmin используется при расчете максимальной скорости нарастания напряжения по формуле (2.4) из [I].
1.4. Максимальная емкость коммутирующего конденсатораПри положительной рабочей температуре емкость конденсаторов может превышать номинальную на 10%. В результате фактическое значение емкости может лежать в пределах от Сmin до Cmax. По формуле (2.11) из [1] имеем:(1.5) |
Ф. |
C = Сmax используется при расчетах индуктивности коммутирующего дросселя по формуле (2.3) из [1] и рабочей частоты по формуле (2.7) из [I].
1.5. Индуктивность коммутирующего дросселяПо формуле (2.3) из [I] имеем:(1.6) |
Гн. |
Величина индуктивности контура L влияет на скорость нарастания прямого напряжения на тиристоре VS2. При открытом тиристоре VS1 напряжение на VS2 равно по величине напряжению на конденсаторе uc. Из уравнения (1.12) из [1]
(1.7) |
максимальная скорость изменения напряжения uc будет при ic = Im, где Im - амплитудное значение тока контура.
(1.8) |
Как следует из диаграммы uVS2 рис.5 из [1], начиная с момента, при
котором ic = Im к тиристору VS2 прикладывается прямое напряжение, скорость нарастания которого не должна превышать критическую
(1.9) |
Отсюда с учетом (1.16) из [1]
(1.10) |
получаем второе условие, ограничивающее величину индуктивности контура:
(1.11) |
Гн. |
Выбираем большее из двух чисел, рассчитанных по формулам (1.6) и (1.11).
L= 558, 19.10-6 Гн.
1.6. Максимальная длительность коммутационного интервалаПо формуле (2.8) из [1](1.12) |
где tkmax - максимальная длительность коммутационного интервала;
С=Сmax.
Взаимосвязь tkmax c током нагрузки является существенным недостатком преобразователей, выполненных по схемам, в которых коммутирующий конденсатор перезаряжается током нагрузки. При таких схемах для обеспечения надежного функционирования преобразователя при малых токах нужно либо снижать рабочую частоту, либо завышать минимальное напряжение на нагрузке.
с. |
(1.13) |
где?o - собственная частота колебательного контура, и из условия ?o ?. tn=? получаем:
(1.14) |
с. |
(1.15) |
гдеUнmin=0,3. Umax. Получаем:
(1.16) |
Гц. |
Отсюда период
с. |
(2.1) |
гдеUvн - наибольшее (максимально возможное в рабочем режиме) напряжение на диоде или тиристоре, показанном на рис.1.;
к1 - коэффициент, учитывающий неравномерное распределение приложенного напряжения между последовательно соединенными приборами. Для не лавинных приборов к1 = 0,8, для лавинных, к1 = 1.
Значение mv должно обеспечивать также отсутствие отказов приборов при атмосферных и коммутационных перенапряжениях. По формуле (3.2) из [1]:
(2.2) |
гдеUнп - максимально допустимое неповторяющееся напряжение на приборе, Uнп=1,12. Uп;
k2 - коэффициент, учитывающий уровень ограничения пере напряжений устройствами защиты. k2= 1,4.
Полученные по формулам (2.1) и (2.2) результаты округляются до ближайшего большего целого числа и из них выбирается большее значение.
Uп равно классу прибора, умноженному на 100. У тиристоров наибольшими являются прямые напряжения, поэтому Uvs1н=Uvs2н=Umax.
Для тиристора ТБ-133-200 класса 10:
Uп=1000 В;
Uнп=1,12.1000=1120 В;
Uvн=3200 В;
k1=0,8 (для не лавинных тиристоров);
k2=1,4.
Для тиристора VS1:
по формуле (2.1)
шт. |
по формуле (2.2)
шт. |
Выбираем из двух большее: mv = 6 шт.
2.2. Число последовательно соединенных тиристоров в группе, выполняющей функции VS2Для тиристора VS2: по формуле (2.1)шт. |
по формуле (2.2)
шт. |
Выбираем из двух большее: mv = 6 шт.
2.3. Число последовательно соединенных диодов в группе, выполняющей функции VD1Значения наибольших напряжений определяются на основании диаграмм, приведенных на рис.9 при U= Umax. Наибольшие обратные напряжения на диодах VD1:(2.3) |
В. |
Для диода ДЛ-133-500, класса 13:
Страницы: 1, 2